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2023-05-26 23:25

揭开DNA的结构:一个里程碑式的成就,其作者并没有得到公平的认可



dna double helix strand on abstract glowing background

70年前,两位男性科学家弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)宣布,他们发现了生命的秘密:DNA结构。从那时起,历史已经承认罗莎琳德富兰克林是如何被边缘化的。但新的档案证据对广为接受的说法提出了质疑——富兰克林收集了一张非常重要的照片,但没有意识到她所看到的东西的意义。

对DNA的了解使我们能够更深入地了解DNA如何存储信息以及它是如何复制的。它催生了DNA指纹、基因测序、基因编辑和个性化药物等技术。

在过去70年的大部分时间里,沃森和克里克一直是DNA的代名词。但科学发现很少是少数人的成果。大多数突破都是通过合作实现的。DNA的故事也不例外。

DNA结构的发现实际上是在一系列的三篇论文中描述的。这三篇论文是七位作者直接投入的结果:罗莎琳德·富兰克林、雷蒙德·高斯林、莫里斯·威尔金斯、亚历克·斯托克斯、赫伯特·威尔逊、詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克。

尽管如此,她还是坚持

富兰克林深受当时流行的性别歧视之苦。在沃森1968年出版的《双螺旋》一书中,他经常贬低富兰克林,对她的外表、她的女权主义原则和她的情感做出负面评论。沃森在一篇文章中写道:“鉴于她好斗的情绪,莫里斯·威尔金斯很难保持主导地位,让他不受阻碍地思考DNA。”

富兰克林和她的博士生雷蒙德·高斯林一起创造了科学界最著名的图像之一。这是一张用x射线照射DNA晶体的照片,使用的是一种叫做x射线晶体学的技术。这张照片被称为51号照片,它包含了DNA物理尺寸的关键信息。

Rosalind Franklin with microscope in 1955.      

据说,这张照片是在富兰克林不知情或未经允许的情况下拿给华生看的。在他的书中,沃森讲述了看到这张照片是如何触发了一个顿悟的时刻,在此期间,DNA的螺旋结构对他来说变得很明显。这种叙述(已被流行文章和由妮可·基德曼主演的舞台剧复述)将富兰克林描绘成知识产权盗窃的受害者,但暗示她不理解她的数据的含义。考虑到富兰克林是一位熟练的x射线晶体学家,而沃森相对来说是该领域的新手,这似乎不太可能。

     

在研究沃森和克里克的传记时,动物学教授马修·科布(Matthew Cobb)和医学史教授纳撒尼尔·康福特(Nathaniel Comfort)为《时代》杂志(Time)发掘了一篇1953年的新闻草稿,从未发表过,其中暗示了一系列不同的事件。这篇文章和其他新发现信件的描述发表在《自然》(Nature)杂志上,距离最初的DNA论文发表在该杂志上整整70年。

事情本来可以不一样的

这篇与富兰克林协商后撰写的新闻草案,将DNA工作描述为两个团队之间的平等合作。一个是在伦敦国王学院,包括威尔金斯和富兰克林。另一个在剑桥的卡文迪什实验室,由沃森和克里克组成。伦敦的团队收集实验数据,而剑桥的二人组则利用这些信息建立了一个结构模型。

     

文章描述了一次信息交换,包括富兰克林“用她自己的x射线数据检查卡文迪什模型”。在这个故事中,富兰克林是由四位顶尖科学家组成的小组的平等成员。科布和康弗推测,富兰克林可能对《时代》杂志草稿中科学的传播方式不满意,所以它没有付梓。

解开DNA的作用

鉴于我们现在对DNA在生物学中的核心作用的了解,很难想象我们不相信它携带着我们的遗传蓝图的时代。然而,科学家们过去认为蛋白质是罪魁祸首。

改变这种观点至关重要。如果不了解DNA在生物学中的作用,沃森和克里克根本不会对DNA感兴趣。

另一个被忽视的声音是弗洛伦斯·贝尔。1939年,她是利兹大学的一名博士生,这是一个非常不寻常的职位,以至于当贝尔在一次会议上展示她的工作时,《约克郡晚报》刊登了一篇题为“女科学家解释”的文章。

她制作了第一张DNA的x射线图像。这些图像的分辨率低于国王学院团队制作的图像。然而,它们确实揭示了DNA的规则结构,并提供了分子的关键尺寸。贝尔的工作也让她对DNA在生物学中的关键作用有了初步的了解。在她的博士论文中,她写道:“生命的起源与蛋白质和核酸的相互作用密切相关。”

阿尔弗雷德·好时(Alfred Hershey)和玛莎·蔡斯(Martha Chase)在1952年进行的实验解决了这场争论。他们利用噬菌体(一种感染细菌的病毒)来证明,携带遗传信息的是DNA,而不是蛋白质。

当好时于1997年去世时,詹姆斯·沃森写了一篇纪念文章,他在文章中写道:“好时-蔡斯实验……让我更加确信,发现DNA的三维结构是生物学的下一个重要目标。”

抢功劳

与他们的男性同事不同,富兰克林、蔡斯和贝尔都没有从他们开创性的科学中获益。好时、沃森、克里克和威尔金斯都获得了诺贝尔奖。1953年那篇DNA论文的男性作者在学术界有着长期的职业生涯。但蔡斯在失去工作之前只做过一段短暂的研究工作,原因尚不清楚。贝尔嫁给了一名美国军人,并移民到美国。弗洛伦斯·贝尔于2000年去世,玛莎·蔡斯于2003年去世。他们的死亡基本上没有引起人们的注意。

1958年,37岁的富兰克林因卵巢癌去世,她的成就戛然而止。

富兰克林、贝尔和蔡斯远不是唯一对科学的贡献被低估的女性。在20世纪40年代,玛格丽特·哈钦森·卢梭设计了第一个商业化的青霉素生产厂。1891年,艾格尼丝·波克尔斯在厨房里研究出了肥皂的基本原理。伊丽莎白·富勒姆将催化的概念引入科学,比约翰·雅各布·贝泽里乌斯在1835年“发现”催化早了40年。

自1953年以来,情况发生了很大变化。然而,在科学的高层中,女性的代表性仍然严重不足。还有很多工作要做。